Uma forma de classificar os processos termodinâmicos é diferenciá-los em termos de troca de energia com o meio ambiente. Neste contexto, os processos são divididos em endotérmicos e exotérmicos.
Os processos endotérmicos são caracterizados pela absorção de energia do ambiente, geralmente na forma de calor, resultando na diminuição da temperatura ambiente. Por outro lado, os processos exotérmicos envolvem a liberação de energia para o meio ambiente, o que provoca aumento da temperatura.
Definições
Processos endotérmicos : Um processo endotérmico é aquele que absorve energia do meio ambiente, geralmente na forma de calor. Isso significa que para que o processo ocorra é necessário um aporte de energia. Como resultado, a temperatura do ambiente diminui.
Processos exotérmicos : Um processo exotérmico é aquele que libera energia para o meio ambiente, geralmente na forma de calor. Isso significa que a energia armazenada nos reagentes é liberada durante a formação dos produtos, provocando um aumento na temperatura do ambiente.
Exemplos cotidianos de processos endotérmicos
Para entender melhor os processos endotérmicos, vejamos alguns exemplos do cotidiano:
- Derretimento do gelo : Quando o gelo derrete para formar água líquida, ele absorve o calor do ambiente. Este processo é endotérmico porque o calor é transferido do ar circundante para o gelo, fazendo com que a temperatura ambiente diminua ligeiramente.
- Fotossíntese : As plantas absorvem energia solar para converter dióxido de carbono e água em glicose e oxigênio. Este processo não é apenas vital para a vida na Terra, mas também é um excelente exemplo de processo endotérmico em grande escala. A energia do sol é armazenada em moléculas de glicose.
- Evaporação da água : Quando a água evapora, ela absorve calor do ambiente para passar do estado líquido ao estado gasoso. Este é um processo endotérmico comum que experimentamos toda vez que suamos e o suor evapora para resfriar nosso corpo.
Exemplos cotidianos de processos exotérmicos
Vejamos agora alguns exemplos de processos exotérmicos que encontramos na vida cotidiana:
- Combustão : A combustão de combustíveis, como gasolina em um carro ou lenha em uma fogueira, libera grande quantidade de energia na forma de calor e luz. Esta é uma reação exotérmica clássica onde a energia química dos combustíveis é convertida em energia térmica e luminosa.
- Respiração celular : Organismos vivos, incluindo humanos, decompõem a glicose em energia. Este processo libera energia que as células usam para realizar várias funções vitais. A respiração celular é um exemplo de processo biológico exotérmico.
- Condensação do vapor d'água : Quando o vapor d'água se condensa para formar água líquida, o calor é liberado para o ambiente. Esse processo que ocorre em uma das etapas do ciclo da água é oposto à evaporação e é exotérmico porque libera a energia que foi absorvida durante a evaporação.
- Reações de neutralização : quando um ácido e uma base se misturam, eles reagem para formar água e um sal, liberando calor no processo. Um exemplo comum é a reação entre o vinagre (ácido acético) e o bicarbonato de sódio, que além de liberar calor produz bolhas de dióxido de carbono.
Um caso particular: centrais solares térmicas
Durante o ciclo operacional de uma usina solar térmica ocorrem diversas transformações termodinâmicas. Na maioria deles ocorrem processos exotérmicos e endotérmicos como podemos ver a seguir:
Processos endotérmicos em uma usina solar
- Absorção de energia solar : Espelhos parabólicos ou helióstatos concentram a luz solar em um receptor central. A energia do sol é absorvida por um fluido de transferência de calor (como sais fundidos ou óleos térmicos), aumentando a sua temperatura. Este é um processo endotérmico porque o fluido absorve energia solar para se aquecer.
- Aquecimento de fluido de transferência : O fluido aquecido pela energia solar é usado para aquecer água e convertê-la em vapor. A água absorve calor do fluido de transferência e se transforma em vapor de alta pressão. Este processo também é endotérmico porque a água precisa absorver uma quantidade significativa de energia térmica para passar do estado líquido para o estado de vapor.
Processos exotérmicos em uma usina solar térmica
- Geração de eletricidade na turbina : O vapor de alta pressão gerado é direcionado para uma turbina. À medida que o vapor se expande na turbina, ele libera sua energia térmica e é convertida em energia mecânica, que por sua vez é convertida em energia elétrica por um gerador. Este processo é exotérmico porque o vapor libera energia para o ambiente à medida que esfria e se expande.
- Condensação de vapor : Após passar pela turbina, o vapor d'água esfria e se condensa novamente em água líquida em um condensador, liberando calor para o ambiente. Este é um processo exotérmico porque a energia que foi absorvida durante a evaporação da água é liberada quando o vapor volta a ser líquido.